(57)【要約】      （修正有）【課題】液晶パネルに強い光を長時間照射すると、光や熱で有機材料が分解してイオンが発生し、配向膜や電極界面に吸着して起る焼き付き現象を軽減し、液晶パネルの長寿命化を可能にした表示装置およびその駆動方法を提供する。【解決手段】画像表示を行う動作時以外、特に省電力を目的とするスタンバイモード状態のときに、画素における液晶セルの画素電極２１Ｂおよび対向電極２１Ａの少なくとも一方の電位、好ましくは両方の電位をグランドレベルに落とすことで、焼き付き現象を起こす要因となるイオンを配向膜２２Ａ，２２Ｂや電極界面から解離させるようにする。【選択図】図３
2005055562.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶セルおよび画素トランジスタを含む画素が行列状に２次元配置されてなる画素アレイ部と、
画像表示を行う動作時以外のときに、前記液晶セルの画素電極および対向電極の少なくとも一方の電位をグランドレベルにする制御手段と
を備えたことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記制御手段は、画像表示を行う動作時以外のときに、前記液晶セルの対向電極に対して全画素共通に所定の電位を与える配線の電位をグランドレベルにする
ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記制御手段は、画像表示を行う動作時以外のときに、前記画素トランジスタを導通状態にするとともに、当該画素トランジスタに映像信号を供給する信号線の電位をグランドレベルにする
ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項４】
液晶セルおよび画素トランジスタを含む画素が行列状に２次元配置されてなる画素アレイ部を備えた液晶表示装置の駆動方法であって、
画像表示を行う動作時以外のときに、前記液晶セルの画素電極および対向電極の少なくとも一方の電位をグランドレベルにする
ことを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。
【請求項５】
画像表示を行う動作時以外のときに、前記液晶セルの対向電極に対して全画素共通に所定の電位を与える配線の電位をグランドレベルにする
ことを特徴とする請求項４記載の液晶表示装置の駆動方法。
【請求項６】
画像表示を行う動作時以外のときに、前記画素トランジスタを導通状態にするとともに、当該画素トランジスタに映像信号を供給する信号線の電位をグランドレベルにする
ことを特徴とする請求項４記載の液晶表示装置の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置およびその駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置では、長時間、同じ画像や文字等を表示したままにしておくと、その部分が劣化し、次回にその部分がかすれたり、変色したりして正常に表示されなくなったりする「焼き付き」と称される現象が発生することが知られている。従来、この焼き付きを防止するために、全画面を１ラインずつ描画する通常の描画とは別に、通常の描画よりも短時間で焼き付き防止を目的とする市松パターンを描画するようにしていた（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１３１６７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、液晶の焼き付き現象には２つの要因がある。その一つは直流電圧の印加であり、もう一つはイオンである。直流電圧の印加に起因して起こる焼き付き現象を防止するために為されたのが、上記特許文献１記載の従来技術である。したがって、当該従来技術では、イオンに起因して起こる焼き付き現象を防止することはできない。このイオンに起因して起こる焼き付き現象について以下に述べる。
【０００５】
二枚のガラス基板間に液晶層を挟持してなる液晶パネルには、液晶、配向膜、シール剤といった有機材料が使われており、液晶パネルに強い光を長時間照射すると、当該パネル内に使用されている有機材料に劣化が起きる。すなわち、光により有機材料が分解され、イオンが発生する。発生したイオンは長時間の直流成分のため、配向膜あるいは電極界面にドリフトして付着する。エネルギー的に安定であれば、長い緩和時間を持って吸収される。したがって、電界を除去した後もイオンは界面にとどまる。そして、界面に停留したイオンは印加電界とは逆の電界を形成する。この逆電界は、液晶にかかる電圧を印加電圧よりも低くし、コントラストや表示品質に悪影響を及ぼす。
【０００６】
特に、青色光は、他の色の光、即ち緑色光、赤色光に比べてエネルギーが大きい。したがって、例えば青色、緑色、赤色のそれぞれに対応して液晶パネルを配置してなる３板式液晶表示装置（液晶プロジェクタ）において、特に青色光が入射する液晶パネルに光による有機材料の劣化が起きる可能性が高い。通常の劣化過程としては、液晶パネルに焼き付き現象が起こった後、配向膜に起因する画質劣化が発生し、最終的に気泡に到る。
【０００７】
図６に、焼き付き現象が発生する過程を示す。図６において、（Ａ）対向側基板の内面に配された透明電極１０１および配向膜１０２と、ＴＦＴ側基板の内面に配された透明電極１０３および配向膜１０４との間に液晶層１０５を挟持してなる液晶パネル１００に光が入射すると、（Ｂ）光や熱で有機材料が分解してイオンが発生する。そして、（Ｃ）２枚の基板間に印加される直流成分により、発生したイオンが配向膜１０２，１０４の表面に吸着する。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、光や熱で有機材料が分解してイオンが発生し、配向膜あるいは電極界面に吸着することに起因して発生する焼き付き現象を軽減し、液晶パネルの長寿命化が可能にした表示装置およびその駆動方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明では、液晶セルおよび画素トランジスタを含む画素が行列状に２次元配置されてなる画素アレイ部を備えた液晶表示装置において、画像表示を行う動作時以外のときに、液晶セルの画素電極および対向電極の少なくとも一方の電位をグランドレベルにする構成を採っている。
【００１０】
液晶パネルにおいて、光や熱で有機材料が分解してイオンが発生し、当該イオンが配向膜や電極界面に吸着しても、液晶セルの画素電極および対向電極の少なくとも一方、好ましくは両方の電位をグランドレベルにすることで、配向膜や電極界面に吸着したイオンが解離する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、光や熱で有機材料が分解して発生して配向膜や電極界面に吸着したイオンを解離できることにより、当該イオンに起因して発生する焼き付き現象を軽減できるため、液晶パネルの長寿命化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
図１は、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置を示す概略構成図である。図１において、透明絶縁基板、例えばガラス基板１１上には、画素１２が行列状に２次元配置されてなる画素アレイ部１３が形成されている。ガラス基板１１は、もう一枚のガラス基板と所定の間隙を持って対向配置され、両基板間に液晶材料を封止することで液晶パネル（ＬＣＤパネル）１０を構成している。
【００１４】
画素１２の各々は、画素トランジスタであるＴＦＴ(Thin Film Transistor;薄膜トランジスタ)１２１と、このＴＦＴ１２１のドレイン電極に画素電極が接続された液晶セル１２２と、ＴＦＴ１２１のドレイン電極に一方の電極が接続された保持容量１２３とを有する構成となっている。ここで、液晶セル１２２は、画素電極とこれに対向して形成される対向電極との間で発生する液晶容量を意味する。
【００１５】
図２に、液晶パネル１０の断面構造を示す。図２から明らかなように、液晶パネル１０は、所定の間隙を持って対向配置された２枚のガラス基板１１Ａ，１１Ｂ間に、透明電極（例えば、ＩＴＯ膜）２１Ａ，２１Ｂおよび配向膜２２Ａ，２２Ｂを介して液晶層２３を挟持した構造となっている。ここで、透明電極２２Ａ，２２Ｂは、液晶セル１２２の対向電極および画素電極に相当する。
【００１６】
この画素構造において、ＴＦＴ１２１はゲート電極がゲート線（走査線）１４に接続され、ソース電極が信号線１５に接続されている。液晶セル１２２は対向電極がＶＣＯＭ線１６に対して各画素共通に接続されている。そして、液晶セル１２２の対向電極には、ＶＣＯＭ線１６を介してコモン電圧ＶＣＯＭ（ＶＣＯＭ電位）が各画素共通に与えられる。保持容量１２３は他方の電極（対向電極側の端子）がＣＳ線１７に対して各画素共通に接続されている。
【００１７】
ここで、１Ｈ（Ｈは水平期間）反転駆動または１Ｆ（Ｆはフィールド期間）反転駆動を行う場合は、各画素に書き込まれる表示信号は、ＶＣＯＭ電位を基準として極性反転を行うことになる。また、ＶＣＯＭ電位の極性を一定周期、例えば１Ｈ周期または１Ｆ周期で反転させるコモン反転駆動を１Ｈ反転駆動または１Ｆ反転駆動と併用する場合には、ＣＳ線１７に与えられるＣＳ電位の極性もＶＣＯＭ電位に同期して反転する。ただし、本実施形態に係る液晶表示装置は、ＶＣＯＭ反転駆動に限られるものではない。
【００１８】
画素アレイ部１３と同じガラス基板１１上には、例えば、画素アレイ部１３の左右に垂直駆動回路１８Ｌ，１８Ｒが、画素アレイ部１３の上側に水平駆動回路１９がそれぞれ搭載されている。垂直駆動回路１８Ｌ，１８Ｒは各々、シフトレジスタにより構成される。これら垂直駆動回路１８Ｌ，１８Ｒにおいて、シフトレジスタは、タイミングジェネレータ（図示せず）から供給される垂直スタートパルスＶＳＴに応答してシフト動作を開始し、同じくタイミングジェネレータから供給される垂直クロックパルスＶＣＫに同期して１垂直期間に順次転送していく走査パルスを生成する。
【００１９】
垂直駆動回路１８Ｌ，１８Ｒで生成される走査パルスは、バッファ２０Ｌ，２０Ｒを通して画素アレイ部１３の左右両側からゲート線１４に順次与えられることで、画素アレイ部１３の各画素１２を行単位で選択する。このように、ゲート線１４に対して画素アレイ部１３の左右両側から走査パルスを与えるのは、ゲート線１４の配線抵抗や寄生容量に起因する伝搬遅延によって生ずる走査パルスの波形のなまりを抑えるためであり、水平方向の画素数が多くなる程その効果は大である。
【００２０】
水平駆動回路１９は、垂直駆動回路１８Ｌ，１８Ｒによる垂直走査により、画素アレイ部１３の各画素１２が行（ライン）単位で順に選択されると、この選択された１ライン分の画素１２に対して、信号線１５を介して１ライン分の映像信号を書き込む。このライン単位の映像信号の書き込み動作が繰り返して実行されることにより、１画面分の画表示が行われる。
【００２１】
上記構成の液晶表示装置において、本発明では、当該液晶表示装置（以下、単に「装置本体」と記す場合もある）の画像表示を行う動作時以外、特に省電力を目的とするスタンバイモード状態のときに、画素１２における液晶セル１２２の画素電極および対向電極の少なくとも一方の電位、好ましくは両方の電位をグランドレベルに落とすようにしたことを特徴としている。
【００２２】
このように、液晶セル１２２の画素電極および対向電極の各電位をグランドレベルとすることにより、光や熱で有機材料が分解して発生して配向膜２２Ａ，２２Ｂの表面に吸着し、焼き付き現象を起こす要因となるイオンが、図３に示すように、配向膜２２Ａ，２２Ｂから解離する。その結果、配向膜２２Ａ，２２Ｂあるいは電極２１Ａ，２１Ｂの界面に吸着するイオンに起因して発生する焼き付き現象を軽減できる。この焼き付き現象の軽減により、液晶パネルの表示品質が従来比で約１．２〜１．５倍程度に長寿命化できることが本願発明者によって確認されている。
【００２３】
次に、スタンバイモード状態のときに、液晶セル１２２の画素電極および対向電極の各電位をグランドレベルに設定するための制御手段の具体的な構成について述べる。
【００２４】
先ず、液晶セル１２２の対向電極の電位をグランドレベルに落とす手法の一例について説明する。液晶セル１２２の対向電極には、先述したように、ＶＣＯＭ線１６を介してＶＣＯＭ電位が各画素共通に与えられるようになっている。そこで、例えば図１に示すように、ＶＣＯＭ線１６の電位供給端１６ＡにスイッチＳＷ１の可動接点ａを接続する。このスイッチＳＷ１は、２入力切り替えスイッチであり、ＶＣＯＭ電位を一方の固定接点ｂの入力とするとともに、グランドレベルを他方の固定接点ｃの入力としている。
【００２５】
このスイッチＳＷ１において、画像表示を行う装置本体の動作時には、可動接点ａを固定接点ｂ側に切り替えてＶＣＯＭ電位を選択することで、当該ＶＣＯＭ電位がＶＣＯＭ線１６を介して画素１２の対向電極に対して各画素共通に与えられる。これにより、映像信号に応じて画素１２の画素電極に書き込まれる電位に応じた通常の画像表示が行われる。一方、スタンバイモード状態では、スタンバイモード信号に応答して可動接点ａを固定接点ｃ側に切り替えてグランドレベルを選択することで、当該グランドレベルがＶＣＯＭ線１６を介して画素１２の対向電極に対して各画素共通に与えられる。これにより、液晶セル１２２の対向電極の電位がグランドレベルとなり、対向電極側の配向膜あるいは電極界面に吸着したイオンが解離するため、焼き付き現象を軽減できる。
【００２６】
続いて、液晶セル１２２の画素電極の電位をグランドレベルに落とす手法の一例について説明する。先ず、垂直駆動回路１８Ｌ，１８Ｒの各々とゲート線１４との間に介在するバッファ２０Ｌ，２０Ｒは、例えば図４に示すように、ゲート電極およびドレイン電極がそれぞれ共通に接続されたＰｃｈＭＯＳトランジスタＱｐおよびＮｃｈＭＯＳトランジスタＱｎからなるＣＭＯＳインバータによって構成されている。
【００２７】
ＰｃｈＭＯＳトランジスタＱｐのソース電極には、電源電圧ＶＤＤが印加されている。ＮｃｈＭＯＳトランジスタＱｎのソース電極は、スイッチＳＷ２の可動接点ａに接続されている。このスイッチＳＷ２は、２入力切り替えスイッチであり、グランドレベルを一方の固定接点ｂの入力とするとともに、画素トランジスタであるＴＦＴ１２２を導通状態にする電位、例えば電源電圧ＶＤＤを他方の固定接点ｃの入力としている。
【００２８】
このバッファ２０Ｌ，２０Ｒにおいて、画像表示を行う装置本体の動作時には、スイッチＳＷ２は可動接点ａを固定接点ｂ側に切り替えてグランドレベルを選択する。この状態において、垂直駆動回路１８Ｌ，１８Ｒから低レベルの走査パルスが出力され、バッファ２０Ｌ，２０Ｒに入力すると、ＰｃｈＭＯＳトランジスタＱｐが導通状態となるため、ＶＤＤレベルの走査パルスがゲート線１４に印加され、行の選択が行われる。垂直駆動回路１８Ｌ，１８Ｒから低レベルの走査パルスが出力されないときは、ＮｃｈＭＯＳトランジスタＱｎが導通状態となるため、ゲート線１４の電位がグランドレベルに固定される。これにより、選択対象の行以外の行の画素が選択されるという誤動作を防止できる。
【００２９】
一方、垂直駆動回路１８Ｌ，１８Ｒから走査パルスが出力されることのないスタンバイモード状態では、スイッチＳＷ２はスタンバイモード信号に応答して可動接点ａを固定接点ｃ側に切り替えてＶＤＤレベルを選択する。この状態では、ＮｃｈＭＯＳトランジスタＱｎのソース電位がＶＤＤレベルになるため、バッファ２０Ｌ，２０Ｒの入力電位、即ちＮｃｈＭＯＳトランジスタＱｎのゲート電位が高レベル状態であっても、当該ＭＯＳトランジスタＱｎが導通し、全てのゲート線１４の電位がＶＤＤレベルになるため、全ての画素１２のＴＦＴ１２１が導通状態になる。
【００３０】
このとき、全ての信号線１５に対して水平駆動回路１９からグランドレベルを与えるようにする。これにより、画素アレイ部１３の全ての画素１２において、導通状態にあるＴＦＴ１２１を通して液晶セル１２２の画素電極にグランドレベルが書き込まれる。すなわち、全ての画素１２において、液晶セル１２２の画素電極の電位がグランドレベルとなることで、画素電極側の配向膜あるいは電極界面に吸着したイオンが解離するため、焼き付き現象を軽減できる。
【００３１】
なお、本例では、スタンバイモード状態のときに、バッファ２０Ｌ，２０Ｒのグランド側にグランドレベルに代えてＶＤＤレベルを与えることによって全てのゲート線１４の電位をＶＤＤレベルにするとしたが、これは一例に過ぎず、この手法に限られるものではなく、要は、スタンバイモード状態のときに全てのゲート線１４の電位を、画素トランジスタを導通状態にする電位に設定できる手法であれば良い。例えば、一般的には、スタンバイモード状態では、垂直駆動回路１８Ｌ，１８Ｒから走査パルスが出力されることはないが、敢えて、スタンバイモード状態のときに垂直駆動回路１８Ｌ，１８Ｒから走査パルスを全ラインに対して一斉に、あるいは順次に出力するようにすれば、スタンバイモード状態のときに全てのラインの画素トランジスタを導通状態にすることができる。
【００３２】
（適用例）
以上説明した本実施形態に係る液晶表示装置は、例えば３板式液晶プロジェクタ装置に用いて好適なものである。
【００３３】
図５に、液晶プロジェクタ装置の構成の概略を示す。図５において、光源３１から発せられる白色光は、第１のビームスプリッタ３２で特定の色成分、例えば一番波長の短い青色光（Ｂ）の光成分のみが透過し、残りの色の光成分は反射される。第１のビームスプリッタ３２を透過した青色光の光成分は、ミラー３３で光路が変更され、レンズ３４を通して青色用のＬＣＤパネル（液晶パネル）３５Ｂに照射される。
【００３４】
第１のビームスプリッタ３２で反射された光成分については、第２のビームスプリッタ３６で例えば緑色光（Ｇ）の光成分が反射され、赤色光（Ｒ）の光成分が透過する。第２のビームスプリッタ３６で反射された緑白光の光成分は、レンズ３７を通して緑色用のＬＣＤパネル３５Ｇに照射される。第２のビームスプリッタ３６を透過した赤色光の光成分は、ミラー３８，３９で光路が変更され、レンズ４０を通して赤色のＬＣＤパネル３５Ｒに照射される。
【００３５】
ＬＣＤパネル３５Ｒ，３５Ｇ，３５Ｂは各々、複数の画素がマトリクス状に配置されてなる第１の基板と、この第１の基板に対して所定の間隔をもって対向配置された第２の基板と、これら基板間に保持された液晶層と、各色に対応したフィルタ層とを有する構成となっている。これらＬＣＤパネル３５Ｒ，３５Ｇ，３５Ｂを経た赤色、緑色、青色の各光は、クロスプリズム４１で光合成される。そして、このクロスプリズム４１から出射される合成光は、投射プリズム４２によってスクリーン４３に投射される。
【００３６】
かかる構成の３板式液晶プロジェクタ装置において、ＬＣＤパネル３５Ｒ，３５Ｇ，３５Ｂとして先述した実施形態に係る液晶表示装置を用いることで、当該液晶表示装置では光や熱で有機材料が分解してイオンが発生し、当該イオンが配向膜や電極界面に吸着することに起因して発生する焼き付き現象を軽減できるため、ＬＣＤパネル３５Ｒ，３５Ｇ，３５Ｂの寿命を延命できるとともに、焼き付き現象に起因する画質不良を解消できる。青色光は、緑色光、赤色光に比べてエネルギーが大きいため、青色用のＬＣＤパネル３５Ｂに光による有機材料の劣化が起きる可能性が高いが、３板式液晶プロジェクタ装置において、特に青色用のＬＣＤパネル３５Ｂに先述した実施形態に係る液晶表示装置を適用することで、イオンによる焼き付き現象の軽減効果が大である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の一実施形態に係る液晶表示装置を示す概略構成図である。
【図２】液晶パネルの断面構造図である。
【図３】配向膜からイオンが解離する様子を示す図である。
【図４】バッファの構成の一例を示す回路図である。
【図５】本発明が適用される液晶プロジェクタ装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図６】焼き付き現象が発生する過程を示す図である。
【符号の説明】
【００３８】
１０…液晶パネル、１１，１１Ａ，１１Ｂ…ガラス基板、１２…画素、１３…画素アレイ部、１４…ゲート線、１５…信号線、１８Ｌ，１８Ｒ…垂直駆動回路、１９…水平駆動回路、２０Ｌ，２０Ｒ…バッファ、２１Ａ，２１Ｂ…透明電極、２２Ａ，２２Ｂ…配向膜、２３…液晶層、１２１…ＴＦＴ（画素トランジスタ）、１２２…液晶セル、１２３…保持容量
【図１】
2005055562.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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